 |
Языки объектно-ориентированного программирования
|
|
|
|
Из огромного числа языков программирования, появившихся за период развития информационных технологий, лишь наиболее удобные и совершенные были приняты обществом разработчиков и отстояли свое право на существование. Анализируя языки программирования и обстоятельства, сопутствующие их появлению, можно обнаружить множество общих черт. Это позволяет сгруппировать языки по основным используемым принципам и выделить поколения в их развитии. Романова Ю.Д.приводит следующую классификацию:
• Первое поколение (1954-1958)
FORTRAN I Математические формулы
ALGOL-58 Математические формулы
Flowmatic Математические формулы
IPL V Математические формулы
• Второе поколение (1959-1961)
FORTRAN II Подпрограммы, раздельная компиляция
ALGOL-60 Блочные структуры, типы данных
COBOL Описание данных, работа с файлами
Обработка списков, указатели, сборка мусора
• Третье поколение (1962-1970)
PL/1 FORTRAN+ALGOL+COBOL
ALGOL-68 Более строгий преемник ALGOL-60
Pascal Более простой преемник ALGOL-60
Simula Классы, абстрактные данные
Многие идеи, лежащие в основе современных языков программирования, появились в том или ином виде уже к 1970 году. Все последующие языки, за редким исключением, являются потомками или результатом обобщения и развития вышеперечисленных. Этому во многом способствовало как широкое распространение мини- и микро-ЭВМ и связанный с ним рост числа разработчиков программного обеспечения, так и многообразие операционных систем и различных сфер применения информационных технологий.
Первое поколение языков программирования были ограничены следующими особенностями:
• Малым объем оперативной памяти.
• Несовершенством системы ввода-вывода.
Ввиду данных ограничений, а также малого количества и дороговизны этих машин, на них работали исключительно высококвалифицированные специалисты, способные управлять ими непосредственно на уровне двоичных кодов. Для облегчения процесса программирования вскоре были созданы языки первого поколения. Это были первые языки, которые приближали программирование к предметной области и отдаляли его от конкретной машины. Их словарь практически полностью был математическим. Топология языков первого и начала второго поколения, приведена на рисунке 1.
|
|
|
Рисунок 1 - Топология первого и начала второго поколения языков программирования
Программы, реализованные на языках первого и начала второго поколения, имели относительно простую структуру, состоящую из подпрограмм и данных, лежащих в глобальной области видимости. Механизмы языков не поддерживали разделения разнотипных данных, что сильно осложняло написание больших программ. Основная сложность при этом заключалась в том, что ошибка или любые изменения в одной
На момент своего появления, подпрограммы расценивались лишь как средство облегчающее процесс написания программ. Будучи минимальными единицами переиспользования, они стали «кирпичиками» для построения первых библиотек. Постепенно они стали играть фундаментальную роль в декомпозиции программных систем.
Выделение подпрограмм, как механизм абстрагирования, имело следующие важные последствия. Были разработаны различные механизмы передачи параметров. Были заложены основания для структурного программирования, что выражалось в появлении языковой поддержки механизмов вложенности подпрограмм и научной разработке структур управления и областей видимости. Возникли методы структурного проектирования, основой которых служило использование процедур или подпрограмм в качестве отдельных строительных блоков (рисунок 2).
|
|
|
Рисунок 2 - Топология языков программирования конца второго и начала третьего поколения
Разрастание программных проектов требовало увеличения коллективов разработчиков и появления механизмов, позволяющих этим коллективам независимо работать над разными частями проекта. Так появились модули.
Модуль - отдельно компилируемая части программы, состоящая из наборов данных и подпрограмм.
В модули, как правило, собирались подпрограммы, которые, как предполагалось, должны разрабатываться и изменяться совместно. Туда же собирались и данные, которые использовались этими подпрограммами. Постепенно модули стали новым, более крупным механизмом абстракции программных систем.
Первоначально языки программирования не имели достаточно развитых механизмов защиты данных одного модуля от использования их процедурами другого. Во многом эта задача ложилась на коллективы разработчиков. Появившиеся различные подходы в разработке программных систем благоприятствовали возникновению огромного количества языков, имеющих те или иные сильные и слабые стороны в реализации этих принципов. Одним из наиболее развитых представителей языков третьего поколения стал язык ALGOL-68. Будучи универсальным и реализуя почти все разработанные к тому времени механизмы в алгоритмических языках, он был достаточно труден для первоначального освоении, однако позволял разрабатывать системы корпоративного масштаба для больших ЭВМ.
Благодаря распространению малых ЭВМ, огромную популярность приобрели более простые потомки ALGOL-60 - язык Pascal, до сих пор наиболее широко используемый в академический и учебной среде, и появившийся во второй половине 70-х годов язык C, который приобрел наибольшую популярность среди профессиональных программистов. Pascal изначально служил средством обучения структурному программированию, а язык C был разработан для написания операционной системы Unix.
Рисунок 3 - Топология языков конца третьего поколения
программный язык объектный ориентированный
Классическим потомком языка Pascal, предназначенным для профессионального написания сложных программных комплексов, стал язык Ada, имеющий встроенную поддержку модульности и абстрактных типов данных.
|
|
|
Язык C, имеющий гибкий лаконичный синтаксис и простую алгоритмическую структуру (в нем отсутствуют вложенные процедуры), стал очень популярным языком как системного, так и прикладного программирования. Наличие возможности низкоуровневого управления памятью (преобразование типов, наличие указателей на данные и функции), препроцессор и поддержка макросов делают его языком системного программирования, предоставляя средства, ранее доступные для малых ЭВМ только на уровне языка ассемблера. Простота в освоении и чрезвычайная гибкость делают его многофункциональным средством прикладного программирования.
Процедурно-ориентированные языки мало подходят для написания программных систем, где центральным место занимают данные, а не алгоритмы. С определенного момента возникла острая необходимость в языковой поддержке описания произвольных объектов окружающего мира. Вводятся абстрактные типы данных. Как хорошо сказал Шан-кар: «Абстрагирование, достигаемое посредством использования процедур, хорошо подходит для описания абстрактных действий, но не годится для описания абстрактных объектов. Это серьезный недостаток, так как во многих практических ситуациях сложность объектов, с которыми нужно работать, составляет основную часть сложности всей задачи».
Первым языком, в котором нашли свое выражение идеи построения программ на основе данных и объектов стал язык Simula 67. Концепции, заложенные в языке Simula получили свое развитие в серии языков Smalltalk-72, - 74, - 76, - 80, а также в языках C++ и Objective C. При внесении объектно-ориентированного подхода в язык Pascal появился язык Object Pascal. В 90-х годах компания Sun представила миру язык Java, как воплощение идеи платформенной независимости и наиболее полную реализацию концепций объектно-ориентированного программирования, положенных в основу языков Simula 67, Smalltalk, C++.
|
|
|
